Импликация Введение сформулировано как теорема?

Составляя список правил вывода для моих студентов-математиков, я наткнулся на этот список в Википедии:

введите описание изображения здесь

Я заметил закономерность: кажется, что для каждого правила введения есть правило исключения , и наоборот. Например, введение конъюнкции соответствует исключению конъюнкции, а введение дизъюнкции соответствует исключению дизъюнкции.

Я задался вопросом, следовал ли Modus Ponens, утверждающий ((P⇒Q)∧P)⇒Q, этому образцу. Я заметил, что в его статье в Википедии Modus Ponens упоминается как «устранение импликации», поэтому мне стало интересно, существует ли другая тавтология или теорема, известная как введение импликации . Хотя в Википедии нет страницы для «введения импликации», поиск Google выдал это утверждение , сформулированное в последовательной записи как

(P ⊢ Q) ⊢ (P ⇒ Q)

Это любопытное утверждение, когда-то записанное в тавтологической форме, кажется, говорит о том, что (P⇒Q)⇒(P⇒Q).

Правильно ли я перевел утверждение из секвенциальной записи в тавтологическую форму? Если это так, то результирующая теорема (P⇒Q)⇒(P⇒Q) кажется мне совершенно тривиальной. Конечно, это правда; точно так же, как устранение импликаций может быть доказано с помощью таблицы истинности, чтобы показать, что ((P⇒Q)∧P)⇒Q является тавтологией, вы также можете проверить с помощью таблицы истинности, что (P⇒Q)⇒(P⇒Q) является тавтология. Однако я, должно быть, упускаю то, что делает это утверждение интересным, поскольку оно кажется мне столь же тривиальным, как высказывание А⇒А.

Возможно, я неправильно перевел утверждение из последовательной записи в тавтологическую форму. Веб-страница смешивает два разных символа для подтекста. Определение «импликации», которое я выучил, представляет собой уникальную функциональную связку истинности, характеризуемую своими булевыми (или табличными) значениями. То есть ⇒ является уникальной функцией, которая отображает P и Q в (1,0,1,1):

введите описание изображения здесь

Поскольку это определение ⇒ уникально, что будет означать другой символ импликации как функциональная связка истинности? Будет ли у него другая таблица истинности? И когда я перевел правило вывода из секвенциальной записи в тавтологическую форму, правильно ли было заменить все экземпляры ⊢ на ⇒?

Наконец, мне любопытно, почему введение импликации не указано вместе с другими правилами вывода в таблице Википедии. Есть ли что-то принципиально отличное в этом результате, возможно, использование импликации турникета, что делает эту теорему принципиально иной, чем другие? Спасибо за ваши мысли!

См. Естественную дедукцию для источника симметричной формулировки правил введения и исключения.
Правило введения - от Γ, A ⊢ B до Γ ⊢ A → B, где ⊢ означает «логически выводится», см . Обозначение последовательного исчисления . Если вам нужна полная симметрия между правилами введения и исключения, хотя в классической логике ее нет, симметричное секвенциальное исчисление дает интуиционистскую логику .
Спасибо, @Conifold! В качестве дополнения, символ турникета ⊢ имеет здесь то же значение, что и символ следования ⊨, или они используются по-разному? Философия.stackexchange.com/questions/12816/…
Они часто используются взаимозаменяемо, но при различении ⊨ является семантическим («таблица истинности») следствием, а ⊢ является дедуктивным (теоретико-доказательным) следствием. Разница зависит от тонких вопросов, касающихся «истинных, но недоказуемых» утверждений. В последовательном исчислении дедуктивное следствие более естественно.
Введение импликации в «тавтологической форме» должно быть Q⇒(P⇒Q).

Ответы (2)

Два разных символа на странице, на которую вы ссылаетесь, действительно разные. Первый - это символ турникета Ⱶ, который можно прочитать как «доказательство», в то время как стрелка → является материальным значением. Они очень разные. Материальная импликация — это символ на объектном языке, определяемый приведенной вами таблицей истинности, т. е. T/F/T/T. Турникет — это символ на метаязыке, который можно прочесть так: P доказывает Q или Q — теорема о P.

Правило условного введения можно понимать как означающее, что если Q — теорема о P, то P → Q — теорема. В более общем виде это можно было бы записать так: если Γ — множество предложений, то из Γ,P Ⱶ Q можно вывести Γ Ⱶ P → Q. Если Γ вместе с P доказывает Q, то Γ доказывает, что P материально влечет В. Это называется теоремой дедукции.

В естественной дедукции мы можем использовать правило условного доказательства с тем же эффектом. Вы можете принять любое P, которое вам нравится, перейти к доказательству Q на его основе, а затем опровергнуть предположение, чтобы ввести материальную импликацию P → Q.

Что касается логических констант, имеющих соответствующие правила введения и исключения, то это не случайно. В системе Fitch логические константы определяются этими правилами. Идея гармоничных правил введения и исключения была предложена Герхардом Генценом и подхвачена многими другими. Идея состоит в том, что соответствующие правила I и E должны быть «обратными» друг другу, чтобы гарантировать, что они не будут иметь неконтролируемых последствий. В знаменитой статье еще в 1960 году Артур Прайор («Билет вывода о малолитражке», анализ 21: 38-9) показал, что определение логических констант без ограничений может позволить вам доказать что угодно.

Эта обратная связь между правилами I и E называется логической гармонией. Майкл Даммет утверждал, что у классической логики нет гармоничного способа определения правил отрицания, в то время как у интуиционистской логики есть, хотя это оспаривается. Если вы хотите получить дополнительную информацию о логической гармонии, эти статьи могут быть вам полезны:

Стейнбергер, Ф. (2011) «Какой может и не может быть гармония». Австралазийский философский журнал 89: 617-639. Рамфит, Ян (2016) «Против гармонии». Готовится к публикации в издании Роберта Хейла, Криспина Райта и Александра Миллера, The Blackwell Companion to the Philosophy of Language, 2-е издание. Оксфорд: Блэквелл.

Я полагаю, что обе статьи можно найти на philpapers.org.

Большое спасибо за объяснение! Итак, если я это понимаю (пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь), потому что секвенция «→I» (введение импликации) включает в себя символы (а именно, турникет ⊢) из метаязыка, поэтому → я не могу быть сформулирована в термины теоремы/тавтологии на языке математических объектов? Это правильно?
И поэтому может показаться, что НЕТ результата введения импликации, который доказуем в объектном языке, как и все другие результаты введения/исключения, верно? И, следовательно, мы бы сказали, что не существует «гармоничного» способа определения правил ввода-вывода для импликации, поскольку →E доказуемо на объектном языке, а →I — нет, правильно ли это?
Правила I и E для материальной импликации обычно считаются гармоничными, хотя я согласен с вами, что правило I является странным, поскольку оно относится к оператору металингвистического следования, в то время как другие правила I этого не делают. Сказав это, гармония, возможно, является слишком сильным критерием для решения проблемы малолитражного вывода Прайора. Все, что нам нужно, это чтобы логическая константа вела себя таким образом, чтобы быть консервативной по отношению к тому, что она подразумевает. Статья Яна Рамфитта, которую я упомянул в ответе, хороша в этом отношении.

То, что можно рассматривать как введение импликации, →I , иногда называют условным доказательством или CP .

Основная стратегия состоит в том, чтобы принять антецедент и вывести следствие. Как только консеквент получен, допущение может быть снято. Вот пример:

{1} 1. (P ∨ Q) → R Prem.
{2} 2. П Предполож.
{2} 3. P ∨ Q 2 ∨ I (правая)
{1,2} 4. Р 1,3 МП
{1} 5. П → Р 2,4 КП

Антецедент предполагается в строке 2, а консеквент выводится в строке 4. Это соответствует условиям для → Введение или CP в строке 5.

В этой конкретной системе доказательств номера зависимостей перечислены слева. Везде, где появляется число {2} , это означает, что соответствующий номер строки зависит от предположения, сделанного в строке 2. Обратите внимание, что после введения импликации номер зависимости для предположения отменяется. Вы можете видеть, что вывод основан только на {1} , что является предпосылкой.

Другой символ:

Статья в Википедии гласит:

Правило modus ponens можно записать в последовательной записи:

Р → Q, Р ⊢ Q

где ⊢ — металогический символ, означающий, что Q — синтаксическое следствие P → Q и P в некоторой логической системе;

Другой символ представляет собой турникет и функционирует аналогично символу импликации, но принадлежит к отдельной системе логики, или металогии . Турникет указывает на то, что указанный аргумент является обоснованным, и, поскольку он действует как импликация, все предпосылки аргумента вместе с выводом могут быть переписаны с использованием обычных логических обозначений, чтобы сформировать тавтологию.

Как я упоминал в своем комментарии, отношение, выраженное ((A & (A → B)) → B), является принципом, управляющим как введением, так и исключением, поэтому одна и та же таблица истинности действительна для обоих.

Большое спасибо за ваш ответ. Тем не менее, это оставляет пару моих вопросов без ответа... Например, как можно написать это введение импликации в виде теоремы/тавтологии? Будет ли утверждение сформулировано как (P⇒Q)⇒(P⇒Q)? Я хочу иметь возможность доказать результат; до сих пор я мог доказать все остальные правила вывода с помощью таблицы истинности.
Отношение, выраженное тавтологией (A & (A → B) → B), является принципом, управляющим как введением, так и устранением, поэтому одна и та же таблица истинности действительна для обоих. Я отредактировал свой ответ, чтобы ответить на ваш вопрос о другом символе импликации, который представляет собой турникет и указывает на обоснованность аргумента в металогике.